ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Пуск и синхронизация синхронных двигателей

Пуск и синхронизация синхронных двигателей различается в зави­симости от особенностей технологического процесса, в котором участ­вует электропривод. Различают легкий и тяжелый пуск синхронного двигателя. Легкий пуск синхронного двигателя происходит при малых моментах инерции электропривода и малых моментах сопротивле­ния Мс на валу электродвигателя. Тяжелый пуск осуществляется при относительно больших моментах инерции электропривода и момен­тах сопротивления Мс. Тяжелый пуск осуществляется за значительное время и вхождение двигателя в синхронизм осложняется.

Для мощных двигателей схемы силовых цепей практически сведе­ны с незначительными вариациями к одной, принципиальная схема ко­торой приведена на рис. 5.52.

Пуск синхронного двигателя осуществляется в асинхронном режи­ме. В большинстве случаев синхронный двигатель мощностью до не­скольких сотен киловатт пускают прямым включением в сеть. Крат­ность пускового тока при прямом пуске kt = = 4^-5.

ha

(

индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора; Rj, X2о - ак_ тивное сопротивление и индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора, приведенные к обмотке статора.

Из анализа выражения для тока короткого замыкания (5.75) выте­кают три возможных способа токоограничения при асинхронном пуске синхронного двигателя:

• введение на время пуска добавочного активного сопротивле­ния /^iд05 в цепи обмоток статора;

• введение на время пуска добавочного реактивного сопротив­ления Х1доб в цепи обмоток статора;

• кратковременное уменьшение на время пуска фазного напря­жения обмоток статора.

Наиболее часто токоограничение при пуске синхронных двигате­лей осуществляется использованием реакторов L, включаемых в цепи обмоток статора. В некоторых случаях вместо реакторов L применяют­ся активные резисторы. Кратковременное понижение напряжения обмо­ток статора достигается включением в схему трансформаторов или ав­тотрансформаторов. Вариант схемы ограничения тока статора при пуске

синхронного двигателя с применением автотрансформатора приведен на рис. 5.53.

Статические электромеханические характеристики, поясняющие процесс пуска синхронного двигателя с токоограничением, приведены на рис. 5.54.

Пуск двигателя начинается по характеристике 1, с добавочной ин­дуктивностью L в цепи обмотки статора или пониженном напряжении Uj обмотки статора. По истечении некоторого времени, когда пуско­вой ток уменьшится до тока переключения /іпер, добавочные индуктив­ности (см. рис. 5.52) из цепи обмотки статора выводятся, и процесс пус­ка продолжается по характеристике 2.

При пуске в асинхронном режиме импульсы управления на тири­сторы VS3...VSS не подаются и напряжение управляемого выпрямителя равно нулю. В обмотке возбуждения синхронного двигателя индуциру­ется переменная ЭДС скольжения, под действием которой через стаби­литроны VD1, 17)2 и 17)3, 17)4 открываются вспомогательные тири­сторы VSI и VS2. В процессе асинхронного пуска обмотка возбужде­ния синхронного двигателя закорачивается на разрядное сопротив­ление R. Когда двигатель достигает скорости близкой к подсинхрон - ной, ЭДС скольжения уменьшается, уменьшается и напряжение на управляющих электродах тиристоров VSI, VS2 и они перестают вклю­чаться. Разрядное сопротивление отключается от обмотки возбуждения. После чего в обмотку возбуждения подается постоянный ток от управ­ляемого выпрямителя VS3 ... VS8.

Пусковая беличья клетка синхронного двигателя рассчитана на кратковременный режим работы, как правило, 20 + 50 с., длительная ра­бота в асинхронном режиме недопустима. Кроме обеспечения режима пуска, беличья клетка играет роль демпфирующей обмотки, стабилизи­руя переходные процессы при работе двигателя в синхронном режиме.

Для синхронных двигателей мощностью до нескольких сотен кило­ватт возможен пуск прямым включением в сеть без промежуточных пусковых характеристик. Примерный вид переходных процессов мо­мента М и скорости со при прямом пуске синхронного двигателя с уче­том электромагнитных переходных процессов приведен на рис. 5.55. Синхронный двигатель разгоняется в асинхронном режиме до подсин - хронной скорости оопс, после чего в момент времени tBKJl на его обмот­ку возбуждения подается напряжение возбуждения U0B и двигатель втягивается в синхронизм. Принципиально на процесс вхождения в синхронизм влияет момент подключения напряжения к обмотке возбу­ждения. Наиболее благоприятным моментом включения напряжения возбуждения является такое, при котором мгновенное значение наве­денной ЭДС в обмотке возбуждения будет равно нулю. Однако, как по­казали специальные исследования [11], относительное положение рото­ра относительно магнитного поля, созданного обмотками статора, не
имеет большого практического значения ни с точки зрения качества пе­реходного процесса, ни времени его окончания. Поэтому в большинстве практических случаев схема управления не усложняется путем введения устройств, обеспечивающих включение возбуждения в наиболее благо­приятный момент времени.

где Мтах - максимальный момент синхронной машины; ./^ - при­веденный к валу двигателя суммарный момент инерции электроприво-

да.

Процесс втягивания в синхронизм зависит в основном от двух па­раметров: значения подсинхронной скорости сопс и приведенного к валу двигателя суммарного момента инерции электропривода J^ .